Лекция № 9
1. Телескопические гидроцилиндры
Телескопический гидроцилиндр – силовой цилиндр с несколькими рабочими камерами, расположенными концентрично. Ход выходного звена цилиндра равен сумме ходов поршней или плунжеров. На рис. 9.1, а представлена схема 2-х цилиндровой машины. На рис. 9.1, б – 3-х цилиндровой.
Рис. 9.1. Схемы телескопических гидроцилиндров:
а) – двухцилиндровый, б) - трёхцилиндровый
1 – шток; 2 – шток; 3 – большой цилиндр; 4 – поршень; 5 - поршень
Для 2-х цилиндровой машины при выходе штока 2 усилие Р определяется по формуле
,
(9.1)
а скорость выходного штока
.
(9.2)
При выходе штока 1
,
(9.3)
.
(9.4)
2. Мембранные гидроцилиндры
Схемы мембранных гидроцилиндров представлены на рис. 9.2.
Рис. 9.2. Схемы мембранного гидроцилиндра с мембраной плоского (а)
и гофрированного (б) типов
Полное усилие мембраны F определяется по формуле
.
(9.5)
3. Сильфонные гидроцилиндры
Для малых прямолинейных перемещений применяются сильфоны, которые изготавливаются из металла, резины, фторопласта и др. материалов.
Сильфоны изготавливают развальцовкой тонкостенной трубы (рис. 9.3, а) или сваркой по торцам отдельных фасонных колец (мембран) (рис 9.3, б).
Рис. 9.3. Схемы сильфонных гидроцилиндров
Усилие, развиваемое сильфоном, определяется по формуле
.
(9.6)
4. Поворотные гидродвигатели
1). Пластинчатые возвратно-поворотные гидродвигатели
Для возвратно-поворотных движений на угол, меньший 360 ° применяют поворотный гидродвигатель (или гидроцилиндр поворотного действия) (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Схемы пластинчатых поворотных (моментных) гидродвигателей:
а, б, в – 1-о, 2-х 3-х пластинчатые;
1 – корпус; 2 – поворотный ротор; 3 – перемычка; 4 – уплотнительный элемент; 5 – ротор
Пластинчатые (шиберные) поворотные гидродвигатели, в которых рабочим органом является пластина, считаются практически безынерционными, способными развивать крутящие моменты до 70 МН·м, давление жидкости до 30 МПа. В качестве рабочей среды применяются воздух, масла и водные эмульсии.
Применение подобных гидроцилиндров (гидродвигателей) упрощает во многих случаях кинематику приводных механизмов.
Фактический момент определяется по формуле
,
(9.7)
где b – ширина пластины;
Δр – перепад давления между рабочей и сливной полостями цилиндра;
ηмех – механический к.п.д.
Угловая скорость определяется по формуле
,
(9.8)
где Q – расход жидкости в единицу времени;
ηоб – объёмный к.п.д.
2). Прочие гидродвигатели с возвратно-поворотным движением
Схемы таких гидродвигателей показаны на рис. 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9. На рис 9.5 возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре 1 преобразуется кривошипно-шатунным механизмом 2 во вращательное движение вала 3.
Рис. 9.5. Схема преобразования поступательного движения в поворотное с помощью кривошипно-шатунного механизма:
1 – цилиндр; 2 – кривошипно-шатунный механизм; 3 – выходной вал
На рис. 9.6 возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах с помощью коромысла преобразуется во вращательное движение вала, на котором закреплено коромысло.
Рис. 9.6. Схема преобразования поступательного движения в поворотное с помощью коромысла
На рис. 9.7, а цилиндр выполнен с рейкой в средней части, которая вращает шестерню диаметром Dш , а на рис. 9.7, б шестерню вращают две рейки, выполненные в виде цилиндров.
Рис. 9.7. Схемы преобразования поступательного движения в поворотное с помощью реечно-шестеренных пар
На рис. 9.8 шток с шлицевой втулкой 1 с одной стороны и с винтом с другой стороны при перемещении поршня 2 в цилиндре вращает гайку 4, заканчивающуюся выходным валом 5.
Крутящий момент на гайке определяется по формуле
,
(9.9)
Рис. 9.8. Схема преобразования поступательного движения поршня
гидроцилиндра в поворотное с помощью винтовой пары:
1 – шток с шлицевой втулкой; 2 – поршень; 3 – винт; 4 – гайка;
5 – выходной валик; 6 – цилиндр
где d – средний диаметр резьбы;
α – угол нарезки винта;
β – угол трения резьбы;
F – усилие давления жидкости на поршень
,
(9.10)
D – диаметр поршня;
р – перепад давления на поршне.